利用美国宇航局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)联合研制的詹姆斯·韦伯空间望远镜的高分辨率成像,科研团队绘制出一幅迄今最为详尽的宇宙质量广域地图,系统展示了暗物质与普通物质从星系丝状结构到致密星系团的分布格局。
这项成果来自COSMOS-Web巡天项目。研究团队表示,新地图的空间分辨率较此前版本提高逾一倍,并将观测范围延伸至宇宙演化的更早阶段。相关论文已于2026年1月26日在线发表于《自然天文学》(Nature Astronomy),题为《超高分辨率(暗)物质地图》(Ultra-high resolution (dark) matter map),作者为D. Scognamiglio等,论文编号为doi: 10.1038/s41550-025-02763-9。
根据介绍,这幅由韦伯望远镜获取的图像包含近80万座星系,其上叠加了暗物质分布信息,暗物质在图中以蓝色标示。图片由NASA、空间望远镜科学研究所(STScI)以及J. DePasquale和A. Pagan制作。
暗物质被认为约占宇宙总物质含量的85%。由于既不发射也不吸收光线,传统光学和红外望远镜无法直接探测暗物质本身。科研人员通过其引力效应来追踪暗物质:暗物质会改变来自遥远星系的光线传播路径,从而在观测中表现为星系形状的细微扭曲。
研究团队指出,通过统计和测量大量遥远星系形状的这些微小变化,可以重建沿视线方向的总质量分布,而不区分其是普通物质还是暗物质。再将这一质量分布与已知的发光结构进行对比,就能够推断暗物质在宇宙中的具体位置。
在韦伯望远镜投入使用之前,基于NASA/ESA哈勃空间望远镜及其他观测设施绘制的暗物质地图,受限于分辨率、灵敏度和覆盖面积,多集中于宇宙网中最大、最致密的结构,对更细致、更暗弱或更遥远的部分覆盖不足。

本次研究中,NASA喷气推进实验室的Diana Scognamiglio博士及其同事利用韦伯望远镜的数据,测量了约25万个星系的形状,据此重建出目前在任何连续宇宙区域内最为精细的质量分布图。
Scognamiglio博士表示,这是迄今利用韦伯望远镜制作的最大暗物质地图,其分辨率约为其他观测设施所生成暗物质地图的两倍。她称,以往获得的暗物质图像相对“模糊”,而韦伯望远镜提供的高分辨率数据,使团队得以更清晰地呈现宇宙中“看不见的骨架”。
新地图显示,除大尺度星系团外,还存在由暗物质构成的丝状桥梁以及低质量星系群网络。这些结构由于过于暗淡或距离过远,传统望远镜难以有效探测。研究团队指出,这些观测结果与主流宇宙学模型相符,该模型认为,星系形成于贯穿宇宙的暗物质丝状结构交汇处的致密节点。
杜伦大学天文学家Gavin Leroy博士表示,通过前所未有的精度揭示暗物质分布,这一地图展示了宇宙中不可见成分如何塑造可见物质,并最终促成星系和恒星的形成。他称,该成果凸显了暗物质在组织宇宙大尺度结构过程中的“隐形但关键”的作用。
杜伦大学的理查德·马西(Richard Massey)教授则指出,目前在宇宙中凡是存在普通物质的区域,暗物质也同时存在。他表示,每秒钟都有数十亿个暗物质粒子穿过人体,但不会产生可观测影响;然而,包围银河系的暗物质“云”具有足够引力将银河系整体束缚在一起,否则银河系在自转过程中将难以维持当前结构。
